(57)【要約】【課題】  陰極線管製造工程の合理化に伴う管内真空度の低下に対処し、カソード温度の高温化を図って電子放射特性を確保できるヒータを傍熱型カソード構体に備えた電子銃を具備した陰極線管を提供する。【解決手段】  陰極線管に用いる電子銃の電子ビーム発生部を構成する傍熱型カソード構体に内蔵するヒータ２５のヒータ発熱部２５１を、コイル巻き層数の異なる第１巻き線部２５４と第２巻き線部２５５の結合体から構成し、この結合体を二重螺旋状に撚り巻きして構成した。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面に蛍光体を塗布した蛍光面を有するパネル部と、傍熱型カソード構体と制御電極および加速電極を備えた電子ビーム発生部で発生した電子ビームを集束加速して蛍光面に向けて出射する複数の電極を有する電子銃を管軸に略平行に収容したネック部と、前記パネル部とネック部を連接し前記電子銃から発射される電子ビームを蛍光面上で走査するための偏向ヨークを外装したファンネル部とで構成した真空外囲器を備えた陰極線管であって、
前記傍熱型カソード構体に内蔵するヒータは、二重螺旋構造の発熱部と、この発熱部に連続し、かつ複数層にコイル巻きされた脚部と、この脚部に一端が連なり、かつ他端近傍をヒータサポートに溶接する溶接部とを有し、
前記ヒータサポートとの溶接部を除く部分に絶縁被膜を被覆してなり、
前記発熱部はコイル巻き層数の異なる巻き線部を有することを特徴とする陰極線管。
【請求項２】
前記発熱部は前記脚部側の巻き線部のコイル巻き層数が、残部のコイル巻き層数より多いことを特徴とする請求項１に記載の陰極線管。
【請求項３】
前記発熱部は前記脚部側のコイル巻き層数が多い部分の巻き層数が、残部の巻き層数の２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の陰極線管。
【請求項４】
前記発熱部は前記脚部側のコイル巻き層数が多い巻き線部の前記管軸と平行方向の長さが、前記発熱部の前記撚り巻き部のピッチに対し７％〜７０％であることを特徴とする請求項１に記載の陰極線管。
【請求項５】
前記発熱部は前記脚部側のコイル巻き層数が多い巻き線部の前記管軸と平行方向の長さが、前記発熱部の前記撚り巻き部のピッチに対し７％〜６０％であることを特徴とする請求項４に記載の陰極線管。
【請求項６】
前記発熱部は前記脚部側のコイル巻き層数が多い部分の前記管軸と平行方向の長さが、前記発熱部の前記撚り巻き部のピッチに対し１５％〜５０％であることを特徴とする請求項５に記載の陰極線管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傍熱型陰極を有する電子銃を具備した陰極線管に係り、特に傍熱型陰極の陰極温度の上昇を図った陰極線管に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビ受像管やディスプレイ管等に用いられる陰極線管は、その精細な画像再現性を有していることから、各種の情報処理機器の表示手段として広く用いられている。この種の陰極線管は、内面に蛍光体を塗布してなる蛍光面を形成したパネル部と、傍熱型カソードと制御電極および加速電極からなる電子ビーム発生部で発生した電子ビームを集束加速して蛍光面に向けて出射する複数の電極を有する電子銃を収容したネック部と、前記パネル部とネック部を連接し前記電子銃から発射される電子ビームを蛍光面上で走査するための偏向ヨークを外装したファンネル部とで構成した真空外囲器を備えている。
【０００３】
前述したような陰極線管に用いられるヒータとしては、例えば特許文献１に開示されているような構成が知られており、その一例を図８及び図９に示す。なお、図８はヒータの側面図、図９は図８の要部拡大図である。
【０００４】
図８及び図９において、符号３１は例えばタングステン線等の発熱芯線、３２はアルミナ絶縁膜、３３はダークアルミナ塗布膜、３５はヒータ、３５１はヒータ３５の発熱部、３５２はヒータ３５の脚部、３５３はヒータ３５の溶接部、３５６はヒータ３５の天頂部である。
【０００５】
図８及び図９に示すヒータ３５は、発熱芯線３１を所定のピッチで螺旋構造に単層でコイル巻線し、このコイル巻き線部分の略中央部分を折り曲げて撚り巻きして二重螺旋（ダブルヘリカル）整形した発熱部３５１と、発熱芯線３１を前記発熱部３５１と同一ピッチで螺旋構造に単層でコイル巻線した直線部３５５と、この直線部３５５に連なり発熱芯線３１を前記発熱部３５１より粗ピッチで螺旋状に例えば５層（５重）コイル巻きのような複数層コイル巻き線した部分からなる脚部３５２及び溶接部３５３を有する構成となっている。
【０００６】
このような構成のコイル巻き線に溶接部３５３を除く残部をアルミナ絶縁膜３２で被覆し、更にこのアルミナ絶縁膜３２の表面にタングステン微粉末を含むダークアルミナ塗布膜３３を塗布して黒化処理した構成である。
【０００７】
又、特許文献２では、ヒータ主部につながる第１次密ピッチ芯線コイルを芯線直径の２倍のピッチで巻線し、次に同一芯線を折り返して密コイルピッチの９倍以上の粗ピッチで第２次粗ピッチ芯線コイルを巻線して２重巻線部分を形成し、更に同一芯線を用いて前記第１次密ピッチと同一ピッチで第３次密ピッチ芯線コイルを形成し、両密ピッチ芯線コイルは互いに谷間にくい込む１重密巻線部分を形成する構成とし、ヒータ端部における機械的強度が大きく、発熱が少なくかつ加工が容易な傍熱型電子管用ヒータを提供する旨の開示がされている。なお、以下では、コイルの巻き層数を、「×重巻き」、「×層巻き」あるいは「×層構造」とも称する。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−９３３３５号公報
【特許文献２】特開２００２−２５４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、陰極線管自体の製造原価低減要求が強く、これに対処して製造時間の短縮が図られ、それに起因して管内真空度は低下傾向にある。この真空度低下に拘わらず正常な電子放射特性を確保する為には、低電力化の下でカソード温度の上昇を図ることが必須となる。
【００１０】
一方、上記したヒータは、低電力、機械的強度向上等を可能にした優れたものであるが、単に脚部側を多重コイル巻きした構成のみではカソード温度上昇に限界があり、更なる対策が求められている。特に、ヒータ電圧６．３Ｖ、ヒータ電流３３０ｍＡのローパワータイプでの対策が強く求められている。
【００１１】
本発明は、低電力、溶接作業性向上等の特徴を備えたヒータを用い、このヒータの発熱部の温度上昇を図って正常な電子放射特性を確保可能なカソード温度を実現できる傍熱型カソード構体を具備した陰極線管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の代表的な構成では、陰極線管に用いる電子銃の電子ビーム発生部を構成する傍熱型カソード構体に内蔵するヒータを、コイル巻線した発熱芯線を折り曲げて撚り巻きした発熱部と、この発熱部に連続し、かつ複数のコイル巻き層数で構成された脚部と、この脚部に一端が連なり、かつ他端近傍をヒータサポートに溶接する溶接部とを有し、前記ヒータサポートとの溶接部を除く部分に絶縁被膜を被覆してなり、前記発熱部はコイル巻き層数が異なる複数の巻き線部を有する構成とした。
【００１３】
なお、本発明は、上記の構造に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の思想を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１及び２に係る発明によれば、ヒータ発熱部内に多層巻き線部分を加えたことにより、基本的な生産設備等の変更を伴うことなくコイル巻き線仕様の構成のみでカソード温度を必要な高温とすることが可能となり、所望の電子放射特性を得ることができて、量産性、コストに対するメリットは大きい。
【００１５】
請求項３に係る発明によれば、ヒータ発熱部のコイル巻き層数の多い部分の層数を残部の層数の２倍以上とすることでヒータ発熱部の温度上昇効率を高めることを可能にした。
【００１６】
請求項４、５に係る発明によれば、カソード温度の制御が容易となり、量産性、コストに対するメリットは大である。
【００１７】
又、本発明によれば、発熱部が狭い部分に集約するのでカソードを効率良く加熱できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態につき、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は本発明による陰極線管の一実施例のシャドウマスク型カラー陰極線管の概略構造を説明する模式断面図である。図１において、符号１はパネル部、２はファンネル部、３はネック部、４はパネル部の内面に蛍光体を塗布して形成した蛍光面、５は色選択電極であるシャドウマスク、６は外部磁界（地磁気）を遮蔽する磁気シールドで、地磁気によって電子ビームの軌道が変化するのを防止する。また、７は偏向ヨーク、８は外部磁気補正装置、９は３本の電子ビームを出射する傍熱型陰極を備えた電子銃、１０は３本の電子ビームのうち１本を代表して示す。又、ＴＬは管軸を示し、前記電子銃９はこの管軸ＴＬに略同軸に配置されている。
【００２０】
このようなシャドウマスク型カラー陰極線管では、電子銃９からの３本の電子ビーム１０は図示しない外部信号処理回路からの映像信号で変調され、蛍光面４に向けて出射する。この電子ビーム１０はネック部３とファンネル部の遷移領域に外装された偏向ヨーク７で発生される水平と垂直の偏向磁界を通過することにより、蛍光面４上を２次元に走査される。シャドウマスク５は、その面内に形成した多数の開孔で通過する３本の電子ビームのそれぞれを色ごとに選択して所要の映像を再現する。
【００２１】
図２は図１に示した本発明のカラー陰極線管に用いられる電子銃の構成例を説明する側面図である。この電子銃９は、制御電極（第１グリッド電極：Ｇ１）１１、加速電極（第２グリッド電極：Ｇ２）１２、集束電極（第３グリッド電極：Ｇ３、第４グリッド電極：Ｇ４、第５グリッド電極：Ｇ５）１３，１４，１５、陽極（第６グリッド電極：Ｇ６）１６、およびシールドカップ１７を管軸ＴＬ方向に所定の間隔と位置関係で配列し、マルチフォームガラス２０で固定支持すると共に、ステム１８に植立したステムピン１８ａに各電極に設けたタブあるいはリード線を溶接して構成される。
【００２２】
また、この電子銃９は、制御電極１１のステム１８側に傍熱型カソード構体２１が近接配置されており、当該傍熱型カソード構体には電子放出部を加熱する後述する構成のヒータが内蔵されている。
【００２３】
なお、符号１９は、バルブスペーサコンタクトで、ネック部の内壁に弾接して電子銃の中心軸を管軸に一致させる機能を有すると共に、ファンネルとネックの内壁に塗布された内部導電膜から電子銃に陽極電圧を導入する機能を有する。
【００２４】
制御電極１１と加速電極１２および傍熱型カソード構体２１とで電子ビーム発生部（３極部）を構成する。また、集束電極１３〜１５は電子ビーム発生部から出射する電子ビームを加速集束し、集束電極１５と陽極１６の間に形成される主レンズで収束されて蛍光面方向に指向される。
【００２５】
ステム１８は、真空外囲器のネック部開放端に溶着され外部からの信号あるいは電圧をステムピン１８ａを介して各電極に印加する。又、外部磁気補正装置（マグネット組立）８は電子銃９とパネル部・ファンネル部・シャドウマスクの微妙な軸ずれあるいは回転ずれによる電子ビームと蛍光体の不一致等を補正する機能を有する。
【００２６】
図３は図２における傍熱型カソード構体の構成例を説明する断面図で、インライン配置の中心に配置された傍熱型カソード構体を示している。この傍熱型カソード構体２１は、ビードサポート２２、アイレット２３、ヒータサポート２４、ヒータ２５、電子放出物質層２６を保持する基体金属２７、カソードサポートスリーブ２８、カソードディスク２９により構成され、アイレット２３とビードサポート２２によりマルチフォームガラス２０に固定される。また、カソードサポートスリーブ２８の内部に収納されたヒータ２５は、後述する構成でその端部（溶接部）をヒータサポート２４に溶接により固定されている。
【００２７】
図４及び図５は本発明の陰極線管に用いられるヒータの一例を示す図で、図４は一部切欠側面図、図５は図４の要部を拡大して示す一部切欠断面図で、前述した図と同一部分には同一記号を付してある。図４及び図５において、２５はヒータ、２５１はヒータ２５の発熱部、２５２はヒータ２５の脚部、２５３はヒータ２５の溶接部、２５４は発熱部２５１の第１巻き線部、２５５は発熱部２５１の第２巻き線部、２５６は脚部２５２の多層巻き線部、２５７はヒータ２５の天頂部、３１は例えばタングステン線等の発熱芯線、３２はアルミナ絶縁膜、３３はダークアルミナ塗布膜、Ｒは発熱部２５１の二重螺旋の撚り巻きピッチである。
【００２８】
このような構成のコイル巻き線に溶接部２５３を除く残部をアルミナ絶縁膜３２で被覆し、更にこのアルミナ絶縁膜３２の表面にタングステン微粉末を含むダークアルミナ塗布膜３３を塗布して黒化処理した構成である。この黒化処理の目的は、ヒータからの輻射熱の放射を効率化してヒータの温度を下げ、信頼性を向上することにある。
【００２９】
図４及び図５に示すヒータ２５は、その脚部２５２及び溶接部２５３は、発熱芯線３１を所定のピッチで螺旋構造に例えば５層（５重）コイル巻きのような多重コイル巻線した多層巻き線部２５６から構成されている。
【００３０】
これに対し、発熱部２５１は、前記脚部２５２と同様な多重巻きの第２巻き線部２５５と、この第２巻き線部２５５の巻きピッチより密ピッチで、かつ螺旋構造に単層でコイル巻線した第１巻き線部２５４とを、前記第２巻き線部２５５を前記脚部２５２側に連続して配置するように両者を結合し、この結合体を撚り巻きして二重螺旋（ダブルヘリカル）整形した撚り巻き部分から構成している。
【００３１】
これを図６で示すヒータの製作方法の説明図を参照して詳細に説明する。すなわち、
（ａ）始点からモリブデン芯線４０にタングステン線３１をピッチＰ１（例えば３ターン／ｍｍ）でＡ点まで順方向に向けて螺旋状にコイル巻線する。
（ｂ）Ａ点からＢ点まで戻りながら（逆方向に向けて）ピッチＰ１でコイル捲線する。
（ｃ）Ｂ点から再度順方向にＣ点までピッチＰ１でコイル巻線する。
（ｄ）さらに、Ｃ点からＤ点まで逆方向にピッチＰ１でコイル捲線する。
（ｅ）Ｄ点から再々度順方向に向けてＥ点までピッチＰ１でコイル巻線する。
ここまでの作業で、一方の脚部及び溶接部と、更に発熱部の一部となる部分はピッチＰ１の５重巻き構造となる。
【００３２】
次に、
Ｅ点からさらに順方向にヒータの折り曲げ中央線ＣＬを越えてＦ点までコイル巻きする。このＥ点からＦ点まではピッチＰ２の単一のコイル巻き構造となる。このときのコイル巻きピッチＰ２は上記のピッチＰ１の例えば５倍である１５ターン／ｍｍとする。
Ｆ点からはさらに順方向にピッチＰ１でＧ点までコイル巻きする。
（ｆ）Ｇ点からＨ点まで逆方向にピッチＰ１でコイル巻きする。
（ｇ）Ｈ点から再度順方向にＩ点まで順方向に向けてピッチＰ１でコイル巻線する。
（ｈ）Ｉ点からＪ点まで逆方向にピッチＰ１でコイル巻きする。
（ｉ）Ｊ点から再々度順方向に終端までコイル巻きする。
この巻線作業で、Ｆ点と終端の間が５重巻きされ、他方の脚部及び溶接部と、更に発熱部の一部が形成される。
【００３３】
上述のように、モリブデン芯線４０に発熱芯線３１をコイル捲線したものを、Ｋ点とＬ点で切断することにより、ヒータ１本分の長さの螺旋コイル４１とする。  この螺旋コイル４１は、Ｋ点とＭ１点及びＬ点とＮ１点間がそれぞれ５重巻きの多層巻き線部２５６、Ｍ１点とＭ点及びＮ１点とＮ点間がそれぞれ同じく５重巻きの第２巻き線部２５５となり、Ｍ点とＮ点間が単層巻きの第１巻き線部２５４となっている。
【００３４】
この螺旋コイル４１を、折り曲げ中央線ＣＬで折り曲げ、撚り合せ線ＷＬまで撚り巻きして二重螺旋（ダブルヘリカル）整形した撚り巻き部を発熱部２５１とし、撚り合せ線ＷＬより外側を脚部２５２と溶接部２５３としている。
【００３５】
前記撚り巻きした発熱部２５１は、Ｍ点からＭ１点及びＮ点からＮ１点間は５重巻きの第２巻き線部２５５で、残部のＭ点からＮ点間は単層巻きの第１巻き線部２５４となり、この第２巻き線部２５５と第１巻き線部２５４を結合し、この結合体を撚り巻きして二重螺旋（ダブルヘリカル）整形した撚り巻き部分から構成している。
【００３６】
ここで、Ｍ点とＭ１点間及びＮ点とＮ１点間のそれぞれの寸法は、詳細は後述するが、発熱部２５１の撚り巻き部の巻きピッチ寸法Ｒに対し７％〜７０％の範囲が実用的であり、又、７％〜６０％の範囲がより効果的で、更に１５％〜５０％の範囲が一層効果的である。
【００３７】
本実施例では、ヒータ発熱部の第１巻き線部のコイルを単一巻きとし、ヒータ脚部を５層コイル巻きとしたが、ヒータ発熱部を２層以上とし、ヒータ脚部をその２倍以上とすることでも同様の効果を得ることができる。
【００３８】
次に、図７は本発明の陰極線管に用いられるヒータの発熱部２５１の第２巻き線部２５５と、カソード温度との関係を説明するための図である。図７において、縦軸は図３に示す基体金属２７の側面のカソード温度を、又横軸は発熱部の二重螺旋の撚り巻きピッチＲ、この例では１．４ｍｍ、に対する発熱部中の第２巻き線部２５５の長さの比を、更に測定時のヒータ電圧は定格の１１０％とした。
【００３９】
図７において、黒点Ｔは前述の図８、図９に示すような従来構造のヒータを用いたカソード温度を参考表示したもので、横軸は非対応である。
【００４０】
一方、曲線Ｓで示すように、本発明に用いるヒータは発熱部２５１中の第２巻き線部２５５の長さを、発熱部２５１の撚り巻きピッチＲとの関係を７％〜７０％と変えることでカソード温度を１５℃〜２５℃高くすることが可能となる。特に、その値が７％〜６０％となれば、カソード温度を１５℃以上高くすることが出来、更に１５％〜５０％とすればカソード温度を２０℃以上高温化することが可能で、高温化が一層顕著となる。
【００４１】
したがって、発熱部２５１中の第２巻き線部２５５の長さを発熱部２５１の撚り巻きピッチＲとの関係で特定することにより、カソード温度の高温化を達成でき、所望の電子放射特性を確保できる。
【００４２】
以上説明したように、本実施例によれば、陰極線管に用いる電子銃のカソード構体を構成するヒータの発熱部の一部に脚部と同様なコイル巻き仕様の複層巻き線部を配置することでカソード温度を高くすることが出来、このことは陰極線管製造工程の合理化に伴う管内真空度の低下に十分対処でき、電子放射特性の優れた陰極線管を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明による陰極線管の１実施例を説明するためのシャドウマスク型カラー陰極線管の概略構造を説明する模式断面図である。
【図２】図１に示したカラー陰極線管に用いられる電子銃の構成例を説明する側面図である。
【図３】図１における傍熱型カソード構体の構成例を説明する断面図である。
【図４】本発明による陰極線管に用いられるヒータの一例の一部切欠側面図である。
【図５】図４に示すヒータの要部を拡大して示す一部切欠側面図である。
【図６】図４に示したヒータの製作方法の説明図である。
【図７】ヒータの発熱部の構成とカソード温度との関係の説明図である。
【図８】従来のヒータ構造を示す一部切欠側面図である。
【図９】図８に示すヒータ構造の要部を拡大して示す一部切欠側面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１・・・・パネル部、２・・・・ファンネル部、３・・・・ネック部、４・・・・蛍光面、９・・・・電子銃、２４・・・・ヒータサポート、２５・・・・ヒータ、２５１・・・・ヒータの発熱部、２５２・・・・ヒータの脚部、２５３・・・・ヒータの溶接部、２５４・・・・ヒータの発熱部の第１巻き線部、２５５・・・・ヒータの発熱部の第２巻き線部、２５６・・・・ヒータの脚部の多層巻き線部、２５７・・・・ヒータの天頂部、２７・・・・基体金属（カソードキャップ）、３１・・・・タングステン線（発熱芯線）、３２・・・・アルミナ絶縁膜、３３・・・・ダークアルミナ塗布膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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